Jaké jsou různé typy technologie paralelního zpracování?
Paralelní zpracování je typ počítačového zpracování, ve kterém jsou velké výpočetní úkoly rozděleny na menší dílčí úkoly, které jsou pak zpracovávány současně nebo paralelně, nikoli sekvenčně. Tato technologie je široce používána v moderních počítačích, zejména u pokročilých problémů, jako jsou problémy řešené v přírodních vědách. Příklady technologie paralelního zpracování v jednom zařízení zahrnují symetrické multiprocesování a vícejádrové zpracování. Více počítačů lze také propojit tak, aby pracovaly paralelně pomocí metod, jako jsou distribuované výpočty, počítačové klastry a masivně paralelní počítače.
Symetrický multiprocesor je počítač s jednou společnou instancí hlavní paměti a operačního systému spojenou s více stejnými procesory. Procesory mají stejné schopnosti a jsou spojeny se společnou pamětí, takže úkoly lze snadno přiřadit nebo přiřadit podle potřeby, aby se mezi nimi vyrovnalo pracovní vytížení. Ve vícejádrovém zpracování obsahuje každý procesor alespoň dvě centrální procesorové jednotky (CPU), nazývané jádra, které jsou zodpovědné za čtení a provádění pokynů. V podstatě je vícejádrový procesor ve skutečnosti více procesorů v jedné integrované součásti. To umožňuje rychlejší a efektivnější komunikaci mezi jádry zpracování ve srovnání s počítači s více procesory, ve kterých je každý procesor samostatnou součástí.
Počítače s více procesory se široce používají ve vědeckých a obchodních aplikacích. To je méně obyčejné v osobních počítačových systémech, který být obvykle uniprocessor designy, ačkoli multiprocesory stali se více obyčejné na spotřebitelském trhu. Počítačový software musí být speciálně navržen tak, aby víceprocesorové počítače plně využívaly výhod, které může přinést, a tento typ softwaru má často potíže s výkonem na počítači s jedním procesorem. Stejně tak programy psané s jedním procesorem na mysli obvykle získají z multiprocesingu pouze omezené výhody, protože nejsou navrženy tak, aby ho využívaly.
Distribuovaná technologie paralelního zpracování používá více, jinak nezávislých počítačů pracujících na různých částech problému paralelně, propojených dohromady přes internet nebo interní síť tak, aby mohly vzájemně komunikovat. Tento typ technologie paralelního zpracování lze použít u počítačů, které jsou od sebe fyzicky vzdálené, i když to nemusí být vždy tak. Propojené počítače společně vytvářejí tzv. Výpočetní mřížku.
Výpočetní sítě mohou být velmi velké a mohou zahrnovat tisíce počítačů, které by se mohly šířit po celém světě. Tyto počítače mohou také pracovat na nesouvisejících problémech současně, s úkoly, na kterých se pracuje v mřížce, rozdělené mezi počítače podle toho, kolik volné kapacity zpracování má každý v tuto chvíli. Grid computing se liší od většiny ostatních moderních paralelních výpočtů, protože jediná mřížka často zahrnuje různorodou řadu počítačů s různými schopnostmi, spíše než skupinu identických jednotek.
Počítačové klastry jsou formou technologie paralelního zpracování, ve které více propojených počítačů, obvykle se stejnými schopnostmi, úzce spolupracuje jako jedna jednotka. Na rozdíl od symetrického multiprocesování, které používá více procesorů, které sdílejí společnou paměť a operační systém, je každá jednotlivá jednotka v klastru úplným samostatným počítačem. Obvykle se nacházejí na stejném geografickém místě a jsou připojeny k místní síti. Některé počítače jsou vytvořeny speciálně pro použití v počítačových klastrech, ale klastry mohou být také vytvořeny propojením počítačů, které byly původně navrženy tak, aby fungovaly samostatně.
Masivně paralelní počítače mají některé podobnosti s klastrovými počítači, protože jsou také složeny z více počítačů spojených dohromady, ale jsou mnohem větší a obvykle obsahují stovky nebo tisíce uzlů. Mají také své vlastní specializované komponenty, které spojují jednotlivé počítače, které jej tvoří, zatímco počítačové klastry jsou spojeny standardním hardwarem, který se často označuje jako komoditní komponenty. Nejpokrokovější masivně paralelní počítače mohou být opravdu kolosální a obsahují desítky tisíc jednotlivých počítačů, které vyplňují tisíce čtverečních stop prostoru, přičemž všechny pracují společně. Většina moderních superpočítačů na světě, používaných pro komplexní výpočty v oblastech, jako je astrofyzika a globální modelování klimatu, je tohoto typu.